【摘要】：傳統(tǒng)炭黑填充橡膠難以擺脫輪胎的“魔鬼三角”難題,即低滾動阻力、高抗?jié)窕�、低生熱性�?而白炭黑在此方面表現(xiàn)非常優(yōu)異,但是白炭黑降低輪胎滾動阻力的原因尚不明確。輪胎工業(yè)中需要對白炭黑表面進行改性,以減少白炭黑表面極性基團含量,從而改善白炭黑在非極性橡膠中的團聚現(xiàn)象。本文以此為研究背景,開展了以下工作:1、采用硫酸沉淀法制備了各種粒徑的白炭黑,在白炭黑制備過程中分別加入Si-69和PEG2000對白炭黑進行原位改性,制備了粒徑在0.5-0.9μm范圍的納米級白炭黑,實現(xiàn)了白炭黑網(wǎng)絡的不同相互作用以及白炭黑與橡膠的不同相互作用,以此探究白炭黑降低輪胎滾動阻力的原因。2、與市售白炭黑、炭黑作對比,探究白炭黑降低輪胎滾動阻力的原因。研究發(fā)現(xiàn),在0℃~+80℃范圍內(nèi),粒徑0.9μm的Silica-_(PEG2000)-0.9/NR和粒徑0.6μm Silica-_(Si-69)-0.6/NR復合材料的儲能模量(E')和損耗模量(E")均低于炭黑(N330)/NR復合材料的;而PSilica-0.4/NR和PSilica-S_i-69-0.4復合材料的E'高于炭黑/NR復合材料,E''低于炭黑/NR復合材料,Silica-_(Si-69)-0.6/NR復合材料具有更低的損耗因子。市售PSilica-0.4和PSilica-S_i-69-0.4填充天然橡膠60℃的tanδ大于Silica-_(PEG2000)-0.9/NR和Silica-_(Si-69)-0.6/NR。3、進一步考察了原位改性中Si-69、PEG2000用量對白炭黑填充NR性能的影響,同時比較了原位改性白炭黑與直接混合改性白炭黑填充NR的性能。結(jié)果表明,隨著Si-69、PEG2000用量的增加,Silica-_(Si-69)填充NR的物理力學性能、動態(tài)性能均優(yōu)于Silica-_(PEG2000)。原位改性Silica-_(Si-69)比直接混合改性Silica/Si-69填充NR的Payne效應、60℃的損耗因子低,具有較好的動態(tài)力學性能。Silica-_(PEG2000)在橡膠中分散效果比Silica/PEG2000好,疲勞溫升低,永久變形小,60℃的損耗因子低。4、提出了白炭黑降低滾動阻力的機理。5、考察了促進劑加入方式對天然橡膠性能的影響。發(fā)現(xiàn)與在開煉機上加入促進劑DZ的膠料相比,在白炭黑制備過程中加入促進劑DZ的Silica_(-Si-69-DZ)填充NR的tc10縮短,膠料硫化延遲這一現(xiàn)象得到改善。復合填料Silica-_(Si-69-DZ)/CB中,在復合填料總量為50份時,隨著Silica-_(Si-69-DZ)用量從10份增加至50份,硫化膠的物理綜合力學性能變好。Silica-_(Si-69-DZ)用量增加可提高膠料的動態(tài)力學性能。
【圖文】：

改性納米級白炭黑填充 NR性能及其低滾阻機理環(huán)境的要求逐漸提高，順應世界發(fā)展趨勢加強，人們大都需要輪胎具有較低的日常胎標簽法開始實施之后，輪胎的發(fā)展趨勢越來越高，白炭黑作為綠色輪胎補強填充分子的模型，從以下模型中我們可以清晰角形等彼此連結(jié)，再一次相互堆積，形成方形和六角形連接起來，從而組成鏈枝形

圖 1-4 白炭黑的表面模型Figure 1-4 Surface model of silica的改性方法的表面改性就是通過各種方法有效的降低白炭黑表面的極性，使白炭黑轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷�，增大白炭黑的分散性，改進白炭能，拓展白炭黑的應用范圍[25]。表面改性按照生產(chǎn)工藝來分，包括干法改性和濕法改性兩種中，將白炭黑與改性劑氣化物在反應器中直接接觸，發(fā)生各是，生產(chǎn)工藝較為簡單，，后續(xù)各個工序簡便，產(chǎn)量高，可消耗大量的助劑，耗能高，因此生產(chǎn)成本高，有較高的生產(chǎn)產(chǎn)能高，所以國外大多采用干法改性生產(chǎn)干法白炭黑。濕法，在有機溶劑中，把白炭黑和改性劑進行反應，之后將產(chǎn)物產(chǎn)物進行有機硅烷化反應。該法的優(yōu)點是生產(chǎn)工藝較為簡單產(chǎn)的產(chǎn)物穩(wěn)定。缺點是相比較干法白炭黑，后處理麻煩，利于環(huán)保。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ332

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本文編號：2689805